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科技日报:国产手术机器人“妙手”回春
发布时间:2021-10-09    

《科技日报》2021年10月8日 08版

本报记者 王延斌摄

“妙手”机器人具有小型化和集成化的特点,布局优化,结构精巧,已突破了微创手术机械多自由度丝传动解耦设计、从操作手的可重构布局原理与实现、系统异体同构控制模型构建等三大关键技术问题,解决了机器人成套技术难题。目前,该机器人系统已申请了60多项发明专利,其中40多项已经授权。

近日,青岛大学附属医院泌尿外科主任牛海涛教授稳坐在控制台上,通过双手操作主控制器,用脚踏板控制器械和一个三维高清内窥镜,通过5G网络远程控制近3000公里外的贵州省安顺市西秀区人民医院手术室里的“妙手”操作端,为患者进行机器人辅助腹腔镜膀胱根治性切除术。

作为主刀医生,牛海涛所面临的挑战是:他依靠的这台“妙手”手术机器人能否同步、精准地“复制、粘贴”他的动作,最终一步步完成对病灶的精准切除,并确保术中患者无明显出血及周围脏器损伤等并发症。

最终,手术获得成功。而之所以能取得这样的成功,除了主刀医生医术高超外,手术机器人的精准得力也是不可或缺的因素。记者了解到,在国家药品监督管理局的授权下,这样的“主刀医生+国产机器人”组合手术已经在国内实施了168例。

操作更精准,让医生坐着即可完成手术

这台名为“妙手”的机器人全称为新一代国产原研手术机器人。

这是一台什么样的手术机器人呢?

9月下旬,科技日报记者驱车600公里前往地处山东省威海临港经济技术开发区的山东威高手术机器人有限公司(以下简称威高机器人),在这里找到了答案。

在威高机器人的厂房里,崭新的手术机器人排成一列,延伸出去,目测数量有四五十台。威高机器人负责人王炳强告诉科技日报记者:“这套系统我们已经申请了60多项发明专利,其中,40多项已经授权。”

记者了解到,这60多项发明专利背后,是该机器人在安全性技术、产品化样机系统集成技术、三维立体显示技术等方面冲破重重阻碍,取得的一系列重大技术突破。

比起人手操作以及传统腔镜微创手术方式,手术机器人让手术操作更为精细、准确。与威高机器人进行产学研合作的437ccm必赢国际王树新教授在接受媒体采访时曾表示,“妙手”机器人的机械手臂可以360度自由旋转、摆动,向各个方位旋转扭动毫无压力,能够滤除操作医生的手部抖动,还可以灵巧地缝合打结。

同时,该系统上的“立体图像显示窗口”可利用探视镜头将手术视野放大数倍。医生通过这个窗口,看到的是三维立体的高清图像,视野更加清晰,手术质量得到明显提升。此外,借助“妙手”,医生坐着即可完成手术,更便于实施长时间的复杂手术。

“手术机器人的发展并不是替代医生,而是延伸医生的手术能力。”王树新教授表示,“像腹腔镜这种微创手术,人眼看到的屏幕是平面的且图像放大倍数不大,但是如果用手术机器人这一套系统,图像能放大到10倍以上,并且机器人的机械手臂可以进到腹腔内,在屏幕上可以看到更大、更立体直观的影像。”

打破国外垄断,解决成套技术难题

公开资料显示:2014年4月4日,中南大学湘雅三医院在国内率先开展国产手术机器人胃穿孔修补术及阑尾切除术。

手术机器人集多项现代高科技手段于一体。在世界微创外科领域,它是当之无愧的革命性外科手术工具。借助它,外科医生可以远离手术台操纵机器进行手术,这颠覆了传统的手术概念。

外科手术,经历了由传统开放手术到腹腔镜手术的变革,而如今的手术机器人是其“第三次革命”。但手术机器人市场需求庞大、门槛超高,目前,全球范围内唯一成熟的产品来自美国,以斯坦福研究院研发的机器人外科手术技术为基础的达芬奇手术机器人。

据不完全统计,从上世纪90年代至今,美国共生产了5000多台达芬奇手术机器人,其中,我国引进了200多台,用于承担普通外科、泌尿外科、心外科、胸外科、妇科等多领域高难度手术。

如此好产品,为何不多加引进?业内人士告诉记者,达芬奇手术机器人非常“烧钱”,进口价格高达2000万元以上,并且后期耗材还需要从美国进口,价格也非常高昂。

如今,国产的“妙手”机器人改变了这一切。

据王炳强介绍,由437ccm必赢国际与威高机器人合作的“妙手”机器人是一种全新型、具有自主知识产权的腔镜辅助手术机器人。其主要硬件、软件、材料和系统设计等均为我国自主研制。与国外进口手术机器人相较,“妙手”具有小型化和集成化的特点,布局优化,结构精巧,已突破了微创手术机械多自由度丝传动解耦设计、从操作手的可重构布局原理与实现、系统异体同构控制模型构建等三大关键技术问题,解决了机器人成套技术难题。

更难能可贵的是,它的应用打破了国外手术机器人技术在全球的垄断局面,并大大降低了国内患者的医疗费用。

克服落地障碍,“妙手”即将走向市场

“从镜片的膜制造,到组装以及最后成像的软件,我们突破了微创手术机器人系统集成技术,打破了国外机器人系统在这个领域的绝对垄断地位。拥有完整自主知识产权的中国微创手术机器人,实现了高端医疗装备的自主创新。”王树新表示。

很多人还记得去年央视播出的《挑战不可能》节目中,上述国产机器人与在700公里之外的主刀医生配合挑战远程缝合鸡蛋膜。

生鸡蛋壳内膜约0.07毫米厚,又薄又脆,这款国产机器人居然能够在上面“飞针走线”,缝合完成后还保证了鸡蛋液不流出,可见其功力。

据了解,国内医疗机器人起步较晚,还处于发展初期,即技术与资本的投入阶段。但鉴于各种医疗机器人会成为未来外科手术的主流,吸引了不少入局者。各个团队的产品各有特色、互有竞争。

“医疗机器人领域的特点是高门槛、高壁垒,尤其是手术机器人领域,属于涉及多项高精尖技术的综合领域。”高工机器人产业研究所所长卢彰缘曾公开指出医疗机器人落地面临的困难,“一方面国内更多的医疗机器人技术来自于高校和科研院所,从技术到产品,再到成熟化落地应用需要较长的周期做验证、迭代与完善,同时还需要多项行业认证,才能实现落地应用的第一步;另一方面,公众(或者医院)对医疗机器人的认知还不够,国内医疗体系还未大范围将医疗机器人纳入医保范畴,这也在一定程度上影响了医疗机器人的商业化落地进程。”

记者了解到,克服了种种落地障碍,今年年底,“妙手”机器人将走向市场。

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(编辑 刘延俊 张佳丽)